畢業(yè)設(shè)計高速鐵路路基施工技術(shù)

1、<p>　　2013—2014學(xué)年第2學(xué)期</p><p>　　材料工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　題目：高速鐵路路基施工技術(shù)</p><p>　　班 級： 材料3112 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué)

2、號： 04303110210 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　2013年11月18日</p><p>　　陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計成績評定表</b></p><p>　　注：畢業(yè)設(shè)計總成績

3、中，設(shè)計評分占60%，答辯評分占40%。</p><p>　　材料工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　一、設(shè)計題目：</b></p><p>　　高速鐵路路基施工技術(shù)</p><p><b>　　二、相關(guān)資料：</b></p><p>　　長期以來，我國新

4、建鐵路沒有把路基當(dāng)成土工結(jié)構(gòu)物來對待，而普遍冠名以土石方。在“重橋隧、輕路基，重土方數(shù)量、輕質(zhì)量”傾向下，路基翻漿冒泥、下沉，邊坡坍塌，滑坡等病害經(jīng)常發(fā)生，使新建鐵路交付運(yùn)營后乃至運(yùn)營多年不能達(dá)到設(shè)計速度與運(yùn)量，使得經(jīng)濟(jì)與社會效益較差。運(yùn)營鐵路路基技術(shù)狀態(tài)不佳，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重威脅鐵路運(yùn)輸和安全，已成為鐵路運(yùn)輸?shù)纳弦∪醐h(huán)節(jié)。</p><p><b>　　三、設(shè)計任務(wù)：</b><

5、/p><p>　　對目前正在施工的鐵路工程項目進(jìn)行調(diào)研和查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料；</p><p>　　熟悉和掌握當(dāng)前常用的路基沉降監(jiān)測方法、測試原理和適用范圍；</p><p>　　掌握施工質(zhì)量檢測的方法，對壓實度和力學(xué)指標(biāo)的檢測技術(shù)，并結(jié)合工程實例對質(zhì)量檢測和沉降監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用有了深刻的理解。</p><p>　　掌握路基施工質(zhì)量的最新檢測方法（壓

6、實系數(shù)和相對密度與地基系數(shù)），編制檢測實施方案。</p><p>　　根據(jù)所得觀測數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析并提出試驗檢測方案改進(jìn)方法。</p><p><b>　　四、時間安排</b></p><p>　　此設(shè)計任務(wù)共計用時6周，具體分配如下：</p><p>　　查閱高速鐵路路基設(shè)計、施工和檢測方面的文獻(xiàn)資料1周；

7、 </p><p>　　熟悉高速鐵路路基沉降觀測在路基工程中的應(yīng)用2周； </p><p>　　掌握高速鐵路路基質(zhì)量控制及施工質(zhì)量檢測技術(shù)2周； </p><p>　　設(shè)計答辯1周。

8、 </p><p>　　材料工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書</p><p>　　一、做好畢業(yè)設(shè)計必要的思想準(zhǔn)備</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個重要環(huán)節(jié)，它是對學(xué)生在校所學(xué)知識的有機(jī)串聯(lián)、綜合應(yīng)用、結(jié)合生產(chǎn)實際進(jìn)行上崗前的實戰(zhàn)訓(xùn)練、再次深入學(xué)習(xí)的機(jī)會，也是對學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)及掌握專業(yè)知識和技能到底達(dá)到何等程度的一次檢驗，因此，同學(xué)

9、們應(yīng)正確理解畢業(yè)設(shè)計的重要意義，積極做好努力完成此次設(shè)計的思想準(zhǔn)備，以高昂的姿態(tài)投入設(shè)計活動。</p><p>　　二、做好畢業(yè)設(shè)計的資料準(zhǔn)備</p><p>　　1.鐵道部第四勘察設(shè)計院. 高速鐵路. 北京：中國鐵道出版社，1984</p><p>　　2.錢仲侯主編. 高速鐵路概論. 北京：中國鐵道出版社，1994</p><p>　　3

10、.孫翔編譯. 世界各國的高速鐵路. 北京：西南交通大學(xué)出版社，1992</p><p>　　4.楊廣慶主編. 路基工程. 北京：中國鐵道出版社，2003</p><p>　　5.楊廣慶主編. 高速鐵路路基設(shè)計與施工. 北京：中國鐵道出版社，1999</p><p>　　6.孫明漳，楊志宏等編著. 路基填土壓實及檢測技術(shù). 北京：中國鐵道出版社，1994</p&

11、gt;<p>　　7.鐵道部第一勘察設(shè)計院. 鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊·路基. 北京：中國鐵道出版社，1992</p><p>　　8.鐵道部第一工程局. 鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊·路基. 北京：中國鐵道出版社，1994</p><p>　　9.《地基處理手冊》編寫委員會. 地基處理手冊. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988</p><p>

12、;　　10.《鐵路路基施工規(guī)范》TB10202-2002</p><p>　　三、做好畢業(yè)設(shè)計的知識準(zhǔn)備</p><p>　　認(rèn)真仔細(xì)閱讀設(shè)計任務(wù)書，掌握與設(shè)計有關(guān)的各種條件，搜集即將用到的有用資料，復(fù)習(xí)、深化和拓寬與設(shè)計有關(guān)的文化、專業(yè)知識。在設(shè)計中學(xué)會查閱資料、利用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、借鑒實際經(jīng)驗和自學(xué)相關(guān)知識。抓住重點，理清思路建立正確的邏輯關(guān)系，廣泛利用所學(xué)專業(yè)知識點，規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)

13、。</p><p><b>　　四、有關(guān)要求：</b></p><p>　　1、必須在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成設(shè)計；</p><p>　　2、應(yīng)在學(xué)院指定時間、地點從事設(shè)計工作，不得遲到、早退和無故缺席，缺席時間在三分之一以上者，設(shè)計按不及格論；</p><p>　　3、其它要求詳見《材料工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明》。<

14、;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義1</p><p>　　1.2 我國鐵路路基現(xiàn)狀1</p><p><b>　　1.3 黃土2</b></p

15、><p>　　1.3.1 黃土的顆粒組成會及結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.3.2 黃土的多孔性2</p><p>　　1.3.3 黃土的濕陷性與變形特性3</p><p>　　1.3.4 黃土的結(jié)構(gòu)性問題4</p><p>　　第2章 路基沉降的原因及影響5</p><p>　　2.1

16、路基沉降5</p><p>　　2.1.1 路基沉降的原因5</p><p>　　2.2 路基不均勻沉降的影響和危害6</p><p>　　2.2.1 路基不均勻沉降對鋪軌施工的影響6</p><p>　　2.2.2 路基對稱將對高鐵運(yùn)營的危害6</p><p>　　2.3 影響路基沉降的因素6</p

17、><p>　　2.3.1 影響沉降穩(wěn)定的自然因素6</p><p>　　2.3.2 影響沉降穩(wěn)定的人為因素7</p><p>　　第3章 路基沉降的控制8</p><p>　　3.1 濕陷性黃土路基處理方法及效果評價8</p><p>　　3.1.1 試驗段工程地基處理方法8</p><p&g

18、t;　　3.1.2 地基處理效果方法8</p><p>　　3.1.3 濕陷性黃土路基的沉降控制措施8</p><p>　　3.2 路基工后沉降9</p><p>　　3.2.1 路基工后沉降組成分析10</p><p>　　3.2.2 工后沉降控制的重要性與特點10</p><p>　　3.3 控制工后沉降

19、的主要途徑11</p><p>　　3.3.2 重視黃土地質(zhì)核查11</p><p>　　3.4 工后沉降的控制步驟11</p><p>　　3.4.1 施工前的控制措施11</p><p>　　3.4.2 施工過程中的控制措施12</p><p>　　3.4.3 加強(qiáng)路基沉降分析與預(yù)測12</p&g

20、t;<p>　　3.4.4 做好路基沉降觀測13</p><p>　　3.4.5 客運(yùn)專線無砟軌道路基填筑的壓實標(biāo)準(zhǔn)13</p><p>　　3.4.6 沉降控制標(biāo)準(zhǔn)14</p><p>　　3.4.7 客運(yùn)專線無砟軌道路基的填料要求15</p><p>　　3.5 通過地基設(shè)計來控制黃土路基沉降16</p&g

21、t;<p>　　3.5.1 樁網(wǎng)地基設(shè)計16</p><p>　　3.5.1.1 CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基17</p><p>　　3.5.1.2 灰土樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)22</p><p>　　3.5.2 樁板結(jié)構(gòu)24</p><p>　　3.5.2.1 整體構(gòu)造分析24</p><p>　　3.5.2.

22、2 結(jié)構(gòu)幾何尺寸優(yōu)化25</p><p>　　3.5.2.3 承臺板設(shè)計25</p><p>　　3.5.2.4 托梁設(shè)計26</p><p>　　3.6.2.5 樁基設(shè)計26</p><p>　　第4章 路基沉降監(jiān)測29</p><p>　　4.1 路基沉降監(jiān)測的目的29</p><

23、p>　　4.2 路基沉降的監(jiān)測內(nèi)容及要求29</p><p>　　4.2.1 沉降觀測基本要求30</p><p>　　4.2.2 路基沉降監(jiān)測的技術(shù)要求30</p><p>　　4.3 合理選擇觀測設(shè)備31</p><p>　　4.4 觀測元件埋設(shè)說明31</p><p>　　4.5 沉降觀測操作要求

24、32</p><p>　　4.6 沉降觀測時間、頻率32</p><p>　　4.7 沉降觀測資料的應(yīng)用33</p><p>　　第5章 路基施工質(zhì)量的最新檢測方法35</p><p>　　5.1檢測依據(jù)35</p><p>　　5.2檢測方法35</p><p>　　5.2.1

25、K30平板載荷試驗：35</p><p>　　5.2.2 灌水法及核子射線法36</p><p>　　5.2.3 地質(zhì)雷達(dá)剖面法檢測路基填料情況37</p><p>　　第6章 結(jié)論與展望40</p><p><b>　　6.1 結(jié)論40</b></p><p><b>　　6

26、.2 展望40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)42</b></p><p><b>　　支撐性材料43</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義</p><p>

27、　　我國幅員遼闊，鐵路經(jīng)過的地區(qū)比較復(fù)雜，路基作為鐵路的重要組成部分，是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載及各種附加力的基礎(chǔ)，路基本體必須有足夠的強(qiáng)度和一定范圍內(nèi)的變形，所以作為承載高速鐵路的基礎(chǔ)—路基的設(shè)計得到越來越廣泛的重視，把路基作為土工結(jié)構(gòu)物來設(shè)計的理念在路基設(shè)計中逐步得到體現(xiàn),在一般情況下，路基給工程帶來的主要難題是沉降變形及其各種處理措施條件下的固結(jié)問題，所以路基沉降變形問題是高速鐵路設(shè)計中所要考慮的主要控制因素。</p>

28、;<p>　　為了確保列車安全、平穩(wěn)運(yùn)行，路基必須具有強(qiáng)度高，剛度大、穩(wěn)定性、耐久性好，不易變形等優(yōu)良特性。隨著我國既有線大面積提速改造及快速鐵路、高速鐵路的修建，如何解決路基沉降這個屢屢出現(xiàn)的問題就被提上日程。</p><p>　　1.2 我國鐵路路基現(xiàn)狀</p><p>　　長期以來，我國新建鐵路沒有把路基當(dāng)成土工結(jié)構(gòu)來對待，而普遍冠名為土石方。在“重橋隧，輕路基，重土石

29、方數(shù)量，輕質(zhì)量”的傾向下，路基翻漿冒泥、下沉、邊坡坍滑、滑坡等病害經(jīng)常發(fā)生，使新建鐵路交付運(yùn)營多年仍不能達(dá)到設(shè)計速度與質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益與社會效益較差。</p><p>　　運(yùn)營鐵路路基技術(shù)狀態(tài)不佳，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重威脅鐵路運(yùn)輸和安全，已成為鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕∪醐h(huán)節(jié)。</p><p>　　我國人口眾多，隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，我國鐵路呈現(xiàn)客流量大、集中、行程長的特點。為實現(xiàn)

30、我國鐵路事業(yè)跨越式的發(fā)展鐵路，客運(yùn)專線已開始在我國大力修建。目前，京滬、武廣、石太、鄭西、京石等鐵路客運(yùn)專線已相繼開工?？瓦\(yùn)專線列車運(yùn)行速度快，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，對路基的要求嚴(yán)格，控制路基變形已成為高速鐵路路基的最大特點。自20世紀(jì)60年代第一條高速鐵路在日本建成以來。世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了競相修建高速鐵路的熱潮，國外鐵路發(fā)展的方向是重載及高速鐵路，高速鐵路的出現(xiàn)對傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計，施工和養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)，在許多方面深化和改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法和

31、觀念。如今，全國鐵路網(wǎng)已相繼完成四次提速，開發(fā)了一批最高運(yùn)行速度為140～160Km/h的“快速列車”。運(yùn)營時速為200KM的秦沈客運(yùn)專線的建成通車，使我國鐵路路基設(shè)計施工水平有了較大幅度的提高，極大地促進(jìn)了路基工程的進(jìn)步。</p><p>　　我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，其中黃土在我國分布廣泛，給鐵路工程建設(shè)帶來了較大的影響和隱患，成為鐵路工程的關(guān)鍵問題之一，現(xiàn)在鐵路修筑經(jīng)驗表明，作為支撐路堤的地基不允許發(fā)

32、生基底破壞，也不允許發(fā)生不能滿足適合使用要求的過大工后沉降和和沉降速率。我國鐵路路基主要病害現(xiàn)象的路基下沉，有不少是因為基底變形所致，對支撐高速鐵路路基的地基來說。除了強(qiáng)度要求外，還有變形條件要求。日本東海道新干線建成后，由于軟土地基沉降造成軌道狀態(tài)不良，不能達(dá)到設(shè)計速度和運(yùn)量的要求。吸收了經(jīng)驗教訓(xùn)之后日本對支撐高速鐵路路基的地基提出了強(qiáng)度要求，對不符合強(qiáng)度要求的地基要采取加固和減少工后沉降的措施。其他許多國家也相應(yīng)的提出了各種地基加固

33、措施。目前國內(nèi)外對黃土地基的處理主要有墊層法、強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁、孔內(nèi)深層強(qiáng)夯擠密法、淺層阻水方案和深層散水方案、沖擊壓實技術(shù)、灰土樁擠密法等。</p><p><b>　　1.3 黃土</b></p><p>　　通常將具有以下特性的土稱為黃土；顏色以黃色、褐黃色為主，有時呈灰黃色；顆粒組成以粉粒(0.05～0.005mm)為主，含量一般在60%以上；有肉眼可見的大

34、孔隙、較大孔隙，一般在1.0mm左右；富含碳酸鹽；垂直節(jié)理發(fā)育。公路工程中，根據(jù)黃土沉積年代不同，可將黃土分為新黃土(如馬蘭黃土Q3、Q4)、老黃土(離石黃土Q12、Q22)、紅色黃土(午城黃土Q1)三類；根據(jù)黃土的濕陷性又分為濕陷性黃土和非濕陷性黃土。</p><p>　　1.3.1 黃土的顆粒組成會及結(jié)構(gòu)</p><p>　　黃土的顆粒組成以粉粒為主，其含量可達(dá)50%以上，其中粗粉粒(

35、0.05～0.01mm)含量大于細(xì)粉粒(0.01～0.005 mm)含量。黃土中的粘粒、細(xì)粉粒和腐殖質(zhì)膠體，大部分被膠結(jié)成集粒或浮在砂粒及粗粉粒的表面，或聚集在大顆粒間的接觸點處。黃土中的粉粒和集粒共同構(gòu)成了支承結(jié)構(gòu)的骨架，較大的砂?！敖痹诮Y(jié)構(gòu)體中由于其排列比較疏松，接觸連接點少，構(gòu)成了一定數(shù)量的架空孔在結(jié)構(gòu)體中，而在接觸連接處沒有或只有少量的膠結(jié)物質(zhì)。常見的膠結(jié)物質(zhì)有聚集在連接點處的粘粒，易溶鹽及沉積在該處的CaCO3、MgCO3等

36、。研究表明，黃土的粉粒含量越大，其孔隙比越大，干密度越小，其濕陷性越明顯。粘粒的存在對濕陷性有抑制作用，當(dāng)粘粒含量大于30％時，濕陷性幾乎減弱到不復(fù)存在，當(dāng)然這與粘粒的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分布有關(guān)。在顆粒大小中，小于0.01mm的顆粒對濕陷性的影響更加明顯。</p><p>　　1.3.2 黃土的多孔性</p><p>　　黃土中的孔隙，呈垂直或傾斜的管狀，以垂直為主，上、下貫通，其內(nèi)壁附有白色的

37、膠結(jié)物，一般為CaCO3,這種膠結(jié)對黃土起著加固作用。一般將黃土的孔隙分為以下三類：①大孔隙，直徑約0.5～1.Omm，肉眼就可辯識；②細(xì)孔隙，是架空結(jié)構(gòu)中大顆粒的粒間孔隙，肉眼看不見，可在放大鏡下觀察到：③毛細(xì)孔隙，由大顆粒與附在其表面上的小顆粒所形成的粒間孔隙，肉眼更看不見。由這三種孔隙形成了黃土的高孔隙性，故又將黃土稱為“大孔隙土”。黃土孔隙率一般在35％～60％之間，有沿著深度逐漸減小的趨勢；在地理位置上，自東向西，自南向北，黃

38、土孔隙率有增大的規(guī)律。一般認(rèn)為黃土的孔隙是引起黃土濕陷的主要原因，但有資料表明壓實黃土仍存在大孔隙，也具有濕陷性，表明這不是黃土濕陷的根本原因，但它為黃土濕陷提供了足夠的空間【1】。</p><p>　　1.3.3 黃土的濕陷性與變形特性 </p><p>　　濕陷性是指土在自重或附加應(yīng)力與自重共同作用下受水浸濕后產(chǎn)生急劇而大量的下沉。浸水濕陷只在士體自重作用下產(chǎn)生的黃土稱為自重濕陷性黃土

39、，而浸水濕陷在土體自重與附加應(yīng)力共同下產(chǎn)生的黃土稱為非自重濕陷性黃土。根據(jù)自重濕陷量與總濕陷量可對濕陷性場地進(jìn)行濕陷等級與濕陷類型劃分。非自重濕陷性場地的濕陷起始壓力一般大于土的飽和自重壓力，濕陷敏感性較弱，濕陷性事故較少，自重濕陷性場地的濕陷起始壓力小于其上覆土的飽和自重壓力，濕陷敏感性較強(qiáng)，濕陷性事故多 。</p><p>　　黃土與其它粘土的區(qū)別在于黃土對含水量的變化極為敏感，含水量的高低嚴(yán)重影響土的濕陷性

40、和承載力的高低，含水量低時，土的濕陷性強(qiáng)烈，但承載力卻很高，隨著含水量的增加，土的濕陷性逐漸減弱，承載力隨之急劇下降，而壓縮性卻得以提高。根據(jù)大量土樣的試驗資料統(tǒng)計結(jié)果表明，黃土的濕陷性與飽和度成直線反比關(guān)系，見表l.l，即飽和度愈低，土的濕陷性愈強(qiáng)，土的濕陷性隨著飽和度的增大而降低。</p><p>　　表1.1 飽和度Sr與濕陷系數(shù)6s的關(guān)系 </p><p>　　黃土的壓縮性反映黃

41、土地基在外荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形的大小，主要取</p><p>　　決于土的密實程度和含水量，三者的關(guān)系見表l.2。</p><p>　　表1.2 黃土變形模量與含水量和孔隙比的關(guān)系</p><p>　　1.3.4 黃土的結(jié)構(gòu)性問題</p><p>　　結(jié)構(gòu)性應(yīng)該是描述土物理本質(zhì)中比粒度、密度、濕度重要的一個側(cè)面。它的重要性早為太沙基所指出

42、，也早為一系列學(xué)者所重視。如果說結(jié)構(gòu)性對任何土都是重要的，那么，對黃土就更是不可避免的，具有更大的意義。研究黃土的結(jié)構(gòu)性及其在力和水作用下的變化規(guī)律對整個土力學(xué)研究的對象都會有很大的輻射作用。</p><p>　　目前，將黃土受力、水作用后結(jié)構(gòu)由損傷到破壞作定量描述的固體力學(xué)方法，因其可以回避在尋求獨立表示土結(jié)構(gòu)性參數(shù)上的困難，使結(jié)構(gòu)性關(guān)系的建立出現(xiàn)了新的跳躍。但它仍然遇到了建立不同濕密狀念土在受到外力作用過程中

43、損傷變量正確表述的困難．顯然，如果能夠找到一個能合理反映土的結(jié)構(gòu)性及其隨水與力的作用而變化的土結(jié)構(gòu)性參數(shù)，無疑會使問題的解決更加直觀、更加靈活，會使土力學(xué)的參數(shù)體系更加完善．文獻(xiàn)中關(guān)于綜合結(jié)構(gòu)勢這一新指標(biāo)的提出及對其合理性、靈敏性、穩(wěn)定性與普遍性的檢驗的相關(guān)研究表明： </p><p>　　(1)黃土的結(jié)構(gòu)可視為一個由單粒、集?；蚰龎K等骨架單元共同形成的空間結(jié)構(gòu)體系．它的單元形態(tài)(單粒的礦物碎屑與集?；蚰龎K)確定

44、了力的傳遞性能和土的變形性質(zhì)，它的連接方式(點接觸、面接觸)確定了土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，它的排列方式(大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙)確定了土的穩(wěn)定性．單粒點接觸、架空孔隙占優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)，濕陷性大；集?；蚰龎K，面接觸、粒間孔隙占優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)，濕陷性小． </p><p>　　(2)黃土結(jié)構(gòu)性的研究，應(yīng)既注意揭示土顆粒排列的幾何特征(以孔隙分布特征最為敏感)，又注意揭示土顆粒聯(lián)結(jié)(物理的和化學(xué)的，而以化學(xué)的為最敏感)的

45、力學(xué)特征，同時將結(jié)構(gòu)與組成相結(jié)合，探討黃土的非均質(zhì)性，各向異性．</p><p>　　(3)從黃土力學(xué)的觀點來看，結(jié)構(gòu)性研究的根本目的在于揭示結(jié)構(gòu)性對土力學(xué)行為的影響及內(nèi)在聯(lián)系，因此，將土的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)行為相結(jié)合是一條正確的研究途徑．</p><p>　　(4)黃土的結(jié)構(gòu)性問題在其結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)沒有遭到破壞以前表現(xiàn)為它維持結(jié)構(gòu)可穩(wěn)性的能力，它和顆粒聯(lián)結(jié)的特性與穩(wěn)定性有關(guān)；在結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)遭到破壞

46、以后表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)可變性的能力，它和顆粒的排列特性與均勻性有關(guān)．</p><p>　　第2章 路基沉降的原因及影響</p><p><b>　　2.1 路基沉降</b></p><p>　　路基裸露在自然界中，整個路基經(jīng)常受到自重、列車荷載和各種自然因素的作用。由于水、溫度和各種荷載的作用，路基的各部分將產(chǎn)生可恢復(fù)和不可恢復(fù)的變形，那些不能恢復(fù)的變

47、形，將引起路基標(biāo)高和邊坡坡度、形狀的改變，甚至造成土體位移和路基橫斷面幾何形狀的改變，危及路基及其各組成部分的完整和穩(wěn)定，形成路基的危害</p><p>　　2.1.1 路基沉降的原因</p><p>　　2.1.1.1 路基填土壓實度不足</p><p>　　由于壓實度不足，往往導(dǎo)致填方路基的不均勻沉降變形，路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，路基土體壓實度不足的主要原因有以下

48、幾點:</p><p>　　(1)施工受實際條件的限制。路基施工時，天氣太干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎不足致使路基壓實度不均勻;暗埋式構(gòu)造物處因構(gòu)造物長度限制使路基邊緣不能超寬碾壓，致使路基邊緣壓實度不夠;某些加減速車道與行車道沒有同步施工，當(dāng)拼接處理得不好時，其拼接處也會產(chǎn)生壓實度不足的情況。</p><p>　　(2)考慮到施工安全和進(jìn)度，使得壓力或壓力作用時間不足，路基壓實不充分，

49、致使路基壓實度達(dá)不到規(guī)范要求。</p><p>　　(3)由于填方土體的最佳含水量控制不好，壓實效果達(dá)不到規(guī)范要求。</p><p>　　(4)在填方路堤施工中，當(dāng)路堤施工到一定高度以后，路堤邊緣土體往往存在壓實度不足問題，對于較高的填方路基，通常都要做相應(yīng)的處治。</p><p>　　填方土體壓實度不足，其結(jié)果是土體前期固結(jié)壓力小于自重應(yīng)力和各種附加應(yīng)力之和，在自

50、重作用下就會發(fā)生沉降變形，這些附加應(yīng)力主要來自以下幾個方面:①車載，尤其超載情況;②含水量變化造成土體容重的改變;③地下水位升降而導(dǎo)致浮力作用改變;④土體飽和度改變，引起負(fù)孔隙水壓力改變。這些附加應(yīng)力引起土體中有效應(yīng)力改變，從而導(dǎo)致土體發(fā)生壓縮變形。</p><p>　　2.1.1.2 路堤填料不均勻，控制不當(dāng)</p><p>　　在公路施工過程中，對填料、級配很難得到有效的控制，填料常常

51、是開挖路塹、隧道掘進(jìn)產(chǎn)生的方法，這些填料性質(zhì)差異大、級配也相差很遠(yuǎn)。一方面，在施工過程中，如果分層碾壓厚度過大，小顆粒填料和軟弱物質(zhì)很難得到有效壓實，在荷載的長期作用下，回填料會產(chǎn)生不協(xié)調(diào)沉降變形，路面會產(chǎn)生局部沉陷，剛性路面還可能產(chǎn)生裂紋。另一方面，由于回填料的性質(zhì)不一樣，特別是有的回填料具有膨脹性，在路基排水系統(tǒng)局部失效后，水的滲入會使路面局部隆起，影響行車舒適度，嚴(yán)重的會使路面破壞。</p><p>　　2

52、.1.1.3 地下水的影響</p><p>　　在地下水的交替作用下,路基土體內(nèi)含水量反復(fù)變化,土體容重在一定范圍內(nèi)波動,更為重要的是由毛細(xì)管張力引起的負(fù)孔隙水壓力可以達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值,再加上水的軟化、潤滑效應(yīng),可以使土體產(chǎn)生沉降變形。路基或地基中地下水的動態(tài)特征對路基不均勻沉降影響很大，路堤及其地基中的地下水主要補(bǔ)給來源有3種類型，即地下水側(cè)向補(bǔ)給、降雨補(bǔ)給、地表水側(cè)向補(bǔ)給。其動態(tài)變化及潛蝕作用影響到土體中的有效

53、應(yīng)力分布、土體的結(jié)構(gòu)特征和土體強(qiáng)度從而導(dǎo)致路基的不均勻沉降。</p><p>　　2.2 路基不均勻沉降的影響和危害</p><p>　　2.2.1 路基不均勻沉降對鋪軌施工的影響</p><p>　　路基不均勻沉降會增加施工難度和施工強(qiáng)度，在鋪軌時需要再度調(diào)整路基整體的高度使其達(dá)到統(tǒng)一，因扣減可調(diào)整量很小并要預(yù)先填高一定量為工后沉降留有空間以便達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，還要考

54、慮未來行車后各不同時間段各路段不同土質(zhì)以及路橋過渡段不同沉降量。</p><p>　　2.2.2 路基對稱將對高鐵運(yùn)營的危害</p><p>　　路基是路面的基礎(chǔ),路基不均勻沉降必然會引起路面的不平整,導(dǎo)致路面產(chǎn)生許多病害,主要表現(xiàn)為坑凹、起拱、波浪、接縫臺階、碾壓車轍、橋頭或涵洞兩端路面沉降、橋梁伸縮縫的跳車等,破壞了線路平順通暢，不僅難以滿足客運(yùn)專線高速行駛的要求,而且還會加大運(yùn)輸成本

55、,增加運(yùn)輸時間,增加養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，減少使用壽命，降低社會經(jīng)濟(jì)效益，降低旅客舒適度，危及行車安全等。</p><p>　　2.3 影響路基沉降的因素</p><p>　　2.3.1 影響沉降穩(wěn)定的自然因素</p><p><b>　?。?）地形</b></p><p>　　地形不僅影響路線的選定與線形設(shè)計．也影響到路基設(shè)計

56、。平原、丘陵、山嶺各區(qū)地勢不同，各區(qū)的水和溫度的情況也不相同。平原區(qū)地勢平坦，地面水易于積聚，地下水水位較高，因此路基需要保持一定的最小填土高度，力求不低于自然區(qū)劃和土質(zhì)所規(guī)定的臨界高度：丘陵區(qū)地勢起伏，山嶺區(qū)地勢陡峭。如果排水設(shè)計不當(dāng)，或地質(zhì)情況不良，易降低路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，出現(xiàn)水毀、邊坡坍方、路堤沿山坡的滑動等壞現(xiàn)象。</p><p><b>　?。?）氣候</b></p>

57、<p>　　氣候條件，如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、年蒸發(fā)量、風(fēng)向和風(fēng)力等，都影響路基水溫情況。在一年之中．氣候有季節(jié)性的變化，因此路基水溫情況也隨之變化。氣候還受地形的影響，例如山頂與山腳、山南與山北，就有所不同。即所謂“小區(qū)地形與小區(qū)氣候”．因此路基水溫情況也有所差異。大氣的溫度變化使路基的溫度也發(fā)生相應(yīng)的變化．并造成土基內(nèi)不同深度處溫度出現(xiàn)差異。在溫度差的影響下，土基中的水分以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處轉(zhuǎn)移，并積聚

58、或凝結(jié)在該處。從而使土基中的濕度分布發(fā)生變化．特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)，濕度積聚現(xiàn)象更為嚴(yán)重。</p><p><b>　?。?）水文地質(zhì)</b></p><p>　　水文條件指地面徑流、河流洪水位、常水位及其排泄條件、有無積水和積水期的長短以及河岸的沖刷和淤積情況等。水文地質(zhì)條件指地下水位、地下水移動情況、有無泉水、層間水等。所有這些。都會影響路基的穩(wěn)定性，如處理不當(dāng)

59、，往往會導(dǎo)致路基出現(xiàn)各種病害</p><p>　　2.3.2 影響沉降穩(wěn)定的人為因素</p><p>　　2.3.2.1 荷載作用</p><p>　　作用于路基的荷載有路面路基的自重(靜載)和機(jī)車的輪重(動載)。靜載在土基內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力隨深度的增加而增加；相反，動載在土基內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力隨深度的增加而減少。且車型不同．動載在土基內(nèi)部的應(yīng)力作用深度也不相同。隨著交通運(yùn)

60、輸?shù)呐畈l(fā)展，交通量逐年增長，在很大程度上影響路基的穩(wěn)定性。</p><p>　　2.3.2.2施工方法</p><p>　　正確的施工方法也是保證路基穩(wěn)定性的重要因素。就土質(zhì)路堤而言，既要選擇良好的土填筑路基，同時還要選用正確的填筑方法和合適的施工機(jī)械。通常采用水平分層填筑法自下而上逐層填筑，并在土的含水量控制于最佳范圍同時進(jìn)行充分壓實。保證達(dá)到《路基施工規(guī)范》規(guī)定的壓實度，使路基具有足

61、夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。相反，如果填筑方法不正確，壓實不充分。土基在車輛荷載的重復(fù)作用下就會出現(xiàn)不同程度的變形沉陷。從而造成路面破壞。</p><p>　　2.3.2.3 養(yǎng)護(hù)措施</p><p>　　養(yǎng)護(hù)措施包括一般措施及在設(shè)計、施工中未及時采用而在養(yǎng)護(hù)中加以補(bǔ)充的改善措施。通過及時養(yǎng)護(hù)可以保證路基在使用期限內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。</p><p>　　第3章 路基沉

62、降的控制</p><p>　　客運(yùn)專線路基沉降控制的主要目的是控制路基沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維修工作。</p><p>　　3.1 濕陷性黃土路基處理方法及效果評價</p><p>　　3.1.1 試驗段工程地基處理方法 </p><p>　　試驗段工程地基處理方法對濕陷性黃土的地基處理應(yīng)達(dá)到兩

63、個目的，其一是消除處理范圍內(nèi)的濕陷性，其二是提高地基承載力，提高地基的變形模量，減少壓縮(固結(jié)) 變形試驗段采用多種地基處理方法，改變黃土結(jié)構(gòu)，增加土密度，達(dá)到消除黃土的濕陷性的目的。</p><p>　　首先進(jìn)行局部地表處理，挖除耕植土后，換填改良土和沖擊碾壓進(jìn)行加固處理， 再采用樁基和碎灰土墊層處理，同時輔以土工布和土工格柵?？幽寡ㄌ帲?先挖出松土，再用灰土夯填，然后再用鉆灌注水泥砂漿進(jìn)行填實處理。</

64、p><p>　　3.1.2 地基處理效果方法</p><p>　　對濕陷性黃土地基處理的成功經(jīng)驗地分析研究得出：當(dāng)濕陷性黃土厚度不大于3m時，灰土墊層中經(jīng)濟(jì)有效的方法(但一般需要較大的翻挖地，不利于冬、 雨季施工) 。深度相對較大(4～6m且環(huán)境影響要求較低時，可選擇強(qiáng)夯法，但它的有效性與夯擊的最佳擊數(shù)(9～12擊)、夯錘的底面積(錘重l0～15t，錘底面上靜壓力宜為20～25 kPa )、及

65、地基土的含水量(最好為最優(yōu)含水量附近)有關(guān)更大深度(大于8m) 宜選擇擠密樁(孔內(nèi)填以灰土或素土)、攪拌樁或 CFG樁，這些是處理厚濕陷性黃土地基的經(jīng)濟(jì)有效的方法，而且對調(diào)整地基的不均勻性和提高防水抗?jié)B性能也有一定的作用。因此在條件允許的情況下， 在試驗段進(jìn)行現(xiàn)場試驗和長期觀測， 能更好地把握地基處理效果和路基變形規(guī)律。</p><p>　　3.1.3 濕陷性黃土路基的沉降控制措施 </p><

66、;p>　　(1) 對試驗段濕陷性黃土、松軟土、地震液化土段地基，根據(jù)初步設(shè)計采用換填、強(qiáng)夯、灰土擠密樁、CFG樁、水泥攪拌樁 、旋噴樁、碎石土墊層加鋪土工格柵等多種地基處理方法進(jìn)行加固，消除黃土的濕陷性和地震液化土的液化性 ，并對松軟土進(jìn)行加固經(jīng)檢測達(dá)到《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》和設(shè)計要求后轉(zhuǎn)入下道工序施工。 </p><p>　　(2) 在基礎(chǔ)處理前首先進(jìn)行局部地表處理，提高地基上部的密實度，減少路基

67、的工后沉降。基礎(chǔ)加固后保證地基系數(shù) K30≥90MPa／m、壓實系數(shù)I>0.95。</p><p>　　(3) 路堤填筑按照“ 三階段、四區(qū)段、八流程”水平分層( 每層松鋪厚度不超過30cm) 填筑。推土機(jī)粗平，平地機(jī)精平，YZ18～20型振動壓路機(jī)壓實；填料的最佳含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及鋪設(shè)寬度等按現(xiàn)場填筑試驗段確定的施工參數(shù)進(jìn)行，根據(jù)壓實黃土的濕陷性隨含水量的減小而增加，隨干容重的增大而減小的試驗分

68、析特性，施工中填料含水量偏差控制在最佳含水量的-1％～3％之間，填料的干密度大于15.5kg／m 以消除濕陷性；每填高1.5m左右采用YCT25型沖擊式壓路機(jī)碾壓一次， 碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。路堤分層填筑主要控制質(zhì)量達(dá)到壓實系數(shù)≥0.95 ，地基系數(shù)≥90MPa／m，靜態(tài)變形模量Ev2>45N/mm。 </p><p>　　(4) 路基基床表層所采用的級配碎石，基層采用的改良黃土均有嚴(yán)格的材質(zhì)、粒徑和級

69、求。為保證達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)帶自動計量裝置配碎石拌和站和改良土拌和站對填料進(jìn)行集中拌和或改良，確保基床底層和基床表層的壓實質(zhì)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　(5)為滿足工程進(jìn)度及施工質(zhì)量要求，施工中采用機(jī)械化作業(yè)。選用大噸位石方挖掘、運(yùn)輸及重型振動壓實機(jī)械(過渡段選用小型振動壓實機(jī)械配合)，并配備級配碎石攤鋪、拌和等特種機(jī)械。 </p><p>　　(6) 為控制堤身的沉降，施工

70、中加強(qiáng)檢測與試驗，確保路基填料特性和質(zhì)量、 工程措施及施工全過程受控。根據(jù)德國高速鐵路施工經(jīng)驗，在基床底層和表層施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中增加靜態(tài)變形模量、Ev2控制指標(biāo)。在路堤分層填筑質(zhì)量檢測中，也增加靜態(tài)變形模量控制指標(biāo)Ev2。通過綜合指標(biāo)控制，達(dá)到消除或減小路基工后沉降量的目的。 </p><p>　　(7) 黃土路基基底的沉降最突出的是濕陷性下沉，其次是壓縮下沉和增濕變形引起的下沉,控制黃土路基濕陷性下沉和增濕

71、變形下沉, 施工中采取的防排水措施有以下幾個方面。 </p><p>　?、儆晏觳贿M(jìn)行路堤填筑施工，并對剛填筑層采取覆蓋防雨水滲人保護(hù)措施。 </p><p>　?、跒榇_保路基填筑過程中不被沖刷破壞，每層填筑時應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求做好路拱以利排水，并在兩側(cè)路肩頂鋪設(shè)臨時磚砌擋水埝和急流槽。 </p><p>　?、勐返膛c路塹施工前先做好臨時排水系統(tǒng)，在施作臨時排水系

72、統(tǒng)時應(yīng)與永久排水系統(tǒng)統(tǒng)籌安排，盡量做到永臨結(jié)合， 臨時工程按永久工程標(biāo)準(zhǔn)施作。</p><p>　?、芗訌?qiáng)道床及路基的防排水設(shè)施，防止路基面的雨水滲人路基。雙線之間鋪筑瀝青防水層，道床面雨水通過橫坡直接排出路基兩側(cè) ，通過兩側(cè)排水溝排走。曲線雙線之間鋪筑瀝青防水層，隔一定距離設(shè)置集水井， 縱向設(shè)置縱向排水管匯集，通過橫向排水管排至兩側(cè)排水溝。 </p><p>　?、菁訌?qiáng)路基兩側(cè)地表防排

73、水設(shè)施，防止路基外地表水浸入路基。 </p><p>　?、薹乐沟乇硭治g地基，阻斷路基外地表水與地基的滲水通道。對整個線路經(jīng)過地段，因線路的修建而改變了原有地表的排水系統(tǒng)。所以要對線路兩邊附近的地表坑洼地段進(jìn)行回填，加強(qiáng)排水，防止形成匯水坑造成滲水通道。 </p><p>　?、呒訌?qiáng)防洪措施，對路基兩側(cè)的溝渠進(jìn)行補(bǔ)充匯水面測量和流量計算。根據(jù)計算結(jié)果對有可能產(chǎn)生洪水的溝渠加設(shè)截水溝、

74、急流槽、導(dǎo)流堤等防洪設(shè)施。 </p><p>　　3.2 路基工后沉降</p><p>　　路基的工后沉降，是指軌道工程鋪設(shè)后在路基荷載和列車荷載作用下，路基發(fā)生的剩余沉降，即最終形成的總沉降量與路基竣工鋪軌開始時的沉降量之差。</p><p>　　客運(yùn)專線路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維

75、修工作。</p><p>　　客運(yùn)專線建設(shè)具有其自身的特殊性，如線路長、地質(zhì)情況變化大、工期長，路基沉降過程實際上就是多級填筑過程中多方面因素共同作用的結(jié)果。沿線路基大都采用了不同形式的地基處理方法以滿足客運(yùn)專線對道路的平順性要求，如地基沖擊壓實、CFG樁法復(fù)合地基等。</p><p>　　3.2.1 路基工后沉降組成分析 </p><p>　　路基沉降按其組成成分

76、劃分，包括路基填筑部分沉降和地基沉降兩部分。</p><p>　　路基填筑部分沉降屬壓密沉降，是由填料自重及線路上部結(jié)構(gòu)和機(jī)車車輛的運(yùn)行引起的，與填料種類、壓實密度、預(yù)壓荷載及預(yù)壓時間有關(guān)，分3個時間段完成：第一階段是路基施工階段的下沉，不影響工后沉降；第二階段是路基施工完成，線路上部結(jié)構(gòu)和機(jī)車車輛重量未加載階段的下沉；第三階段是線路上部結(jié)構(gòu)施工完成后的下沉。后兩部分的沉降量影響工后沉降。 </p>

77、<p>　　3.2.2 工后沉降控制的重要性與特點</p><p>　　(1)工后沉降控制是影響線路不平順性的重要因素。</p><p>　　工后沉降大小決定了高速鐵路線的平順性，理解線路平順性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。以軌道連續(xù)高低不平順波長40m、幅值5mm為例，時速300km時，將產(chǎn)生頻率2Hz、半幅有效值0.13g的持續(xù)振動加速度，超過5小時，人體血壓、脈搏

78、等生理現(xiàn)象會不正常，對駕駛?cè)藛T的工作能力也有影響；對于普速的列車則可以忽略。也就是說工后沉降控制不好，線路不平順，行車舒適性和安全性就無法保證，列車高速行駛就是空談。因此，在高速鐵路設(shè)計和施工中工后沉降控制作為一個首要問題來對待是適當(dāng)?shù)摹?lt;/p><p>　　(2)工后沉降控制是一個有時間性、過程性的問題。</p><p>　　首先，工后沉降起算時點非常重要。在秦沈客運(yùn)專線修建之初，有人認(rèn)

79、為起算點是在整個工程完工后，也有認(rèn)為應(yīng)在鋪軌完成后。隨著認(rèn)識的深入，才確定工后沉降起算點應(yīng)在鋪軌開始時起算。從對工后沉降控制本身目標(biāo)的實現(xiàn)來說，這更加合理。應(yīng)認(rèn)識到的是，在其他方面相同的情況下，起算時間點越往前推越嚴(yán)格；其實并非起算點一定要在鋪軌前，但如果起算點推后，一方面控制的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相應(yīng)改變，而且如果在鋪軌后再確認(rèn)不滿足工后沉降，則有關(guān)補(bǔ)救措施就難以實施。</p><p>　　其次，有一個終止時間點的問題。由于

80、每項工程都有壽命期，比如說高速鐵路的壽命期為100年，免維修期更短。盡管為保證工后沉降控制的實現(xiàn)，宜取更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，但是提高標(biāo)準(zhǔn)涉及成本大小乃至目標(biāo)的實現(xiàn)性，故考慮該問題具有實際意義。</p><p>　　工后沉降控制的時間性還表現(xiàn)在：不僅要求能夠最終滿足工后沉降控制的要求，還應(yīng)該盡快滿足。這一點的重要性就表現(xiàn)在對工期的影響上；反過來，合理的工期對工后沉降控制目標(biāo)的實現(xiàn)也是至關(guān)重要的。</p>&l

81、t;p>　　客運(yùn)專線路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的確定，既要考慮列車對路基的要求及線路維修能力，也要考慮前期建設(shè)投資與后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)比較，在保證客運(yùn)專線列車高速、安全與平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，應(yīng)取得經(jīng)濟(jì)上的合理平衡。</p><p>　　3.3 控制工后沉降的主要途徑 </p><p>　　目前工后控制沉降的主要應(yīng)對措施有：①加強(qiáng)基地處理②加強(qiáng)填筑過程控制③預(yù)留沉降量④補(bǔ)砟抬道；同時還應(yīng)加強(qiáng)施

82、工前的預(yù)防，具體措施有：</p><p>　　3.3.1 加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)及明確控制標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　(1)由于承包商對工后沉降控制缺乏經(jīng)驗，可聘請專家現(xiàn)場指導(dǎo)。加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，大力培訓(xùn)沉 降觀測人員、整理分析人員、計算預(yù)測人員，從控制方案、預(yù)測分析、觀測操作上采取主動預(yù)控措施。</p><p>　　(2)制定路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)一般采

83、用四項指標(biāo)：工后沉降、不均勻沉降、錯臺、折角。200km／h無砟軌道線路工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)采用渝遂線試驗段控制標(biāo)準(zhǔn)，見表 3.1。</p><p>　　表3.1 工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)表</p><p>　　3.3.2 重視黃土地質(zhì)核查 </p><p>　　(1)加強(qiáng)黃土地質(zhì)核查，使采取的技術(shù)措施達(dá)到沉降預(yù)測與實際相符。</p><p>　

84、　(2)在選定黃土的物理力學(xué)指標(biāo)時，必須注意其地理環(huán)境、地貌單元、微地貌、沉積年代及成因類型等條件影響所產(chǎn)生的差異性，同時掌握這些自然條件與黃土性質(zhì)之間的規(guī)律。</p><p>　　(3)黃土分布評價、濕陷性評價、現(xiàn)場浸水試驗以及微觀電鏡分析是了解黃土的重要手段。</p><p>　　3.4 工后沉降的控制步驟 </p><p>　　3.4.1 施工前的控制措施 &

85、lt;/p><p>　　(1) 制定控制標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　制定控制標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行工后沉降控制的基礎(chǔ)，在施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求的沉降值以及具體可能采用的施工工藝制定好沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　(2)加強(qiáng)地質(zhì)普查。</p><p>　　在施工前根據(jù)設(shè)計文件，除對設(shè)計進(jìn)行加固外(粉噴、碎石、CFG、壓填片石、換填普通土等 )軟土地

86、段地質(zhì)情況進(jìn)行核查外，還應(yīng)對其它地段進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并要求所有路基基底均應(yīng)進(jìn)行貫入試驗 ，當(dāng)試驗值不能滿足基底要求時 ，應(yīng)及時與設(shè)計部門聯(lián)系，采取相應(yīng)的基底加固措施 ，以確保路基基底承載力滿足設(shè)計要求。 </p><p>　　3.4.2 施工過程中的控制措施 </p><p>　　(1) 制定施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　根據(jù)工后沉降的設(shè)計及規(guī)范要求，結(jié)合施

87、工單位的施工機(jī)械、填料、施工方法等，首先進(jìn)行試驗段的填筑，尤其是地基處理、過渡段施工等應(yīng)進(jìn)行試驗，根據(jù)試驗參數(shù)，制定合理的確保填筑質(zhì)量的施工工藝標(biāo)準(zhǔn) ，在路基填筑施工過程中必須嚴(yán)格按照制定的工藝標(biāo)準(zhǔn)實施。</p><p>　　(2)加強(qiáng)路基基底處理。 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計，對黃土路基地段按照要求進(jìn)行加固處理，注意在加固過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計施工。加固范圍必須滿足設(shè)計要求，路基基底

88、加固完成后，必須找有資質(zhì)的部門進(jìn)行檢驗檢驗基底承載力滿足設(shè)計要求后方準(zhǔn)進(jìn)行路堤填筑工。</p><p>　　(3)做好路基綜合排水。 </p><p>　　路基施工期間及完成后應(yīng)立即做好綜合排水系統(tǒng)，確保施工期間以及運(yùn)營期間路基排水系統(tǒng)順暢，路基不滲不沖。</p><p>　　(4)確保路基邊坡穩(wěn)定，控制邊坡填筑質(zhì)量。 </p><p>　　

89、在路基填筑過程中，邊坡也是一個軟弱點，為確保邊坡質(zhì)量，在施工過程中采取超寬填筑(一般超寬50cm)、邊坡夯拍，路基填高達(dá)到一定高度的，路基邊坡鋪設(shè)土工隔柵進(jìn)行加固，路基大于2.5m的，應(yīng)全部采用骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，并全部進(jìn)行綠化，以確保邊坡穩(wěn)定，避免邊坡填筑不實造成自然下沉、沖刷滑坡等現(xiàn)象。 </p><p>　　(5) 做好橋涵、堤塹過渡段的處理。 </p><p>　　由于橋涵為剛性結(jié)

90、構(gòu)物，路基為柔性，橋涵不會發(fā)生下沉現(xiàn)象，路基一定會產(chǎn)生工后沉降，因此必須做好橋涵過渡段的填筑。橋涵過渡段一般采取級配碎石進(jìn)行填筑，在填筑過程中必須與路基同步施工，并嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行填筑，做到強(qiáng)度、剛度變化的平穩(wěn)過渡。</p><p>　　3.4.3 加強(qiáng)路基沉降分析與預(yù)測</p><p>　　(1)沉降問題包括填方路堤本身的沉降、黃土地基的壓縮變形以及黃土地基的濕陷變形，各類變形均包括

91、沉降量與沉降過程兩個方面。地基壓縮變形和濕陷變形有較成熟的計算方法(主固結(jié)沉降采用分層總和法)對路堤本身沉降變形現(xiàn)行公路、鐵路規(guī)范均沒有規(guī)定可參照水利土壩設(shè)計規(guī)范采用分層總和法計算。 </p><p>　　(2)工后沉降量的延續(xù)時間考慮在實測曲線擬合的基礎(chǔ)上外延預(yù)估 ，與計算值對比分析。實測曲線的擬合常用三點法和雙曲線法。為了分析沉降過程，按維固結(jié)理論計算得到瞬時加載的沉降—時間曲線，按加載過程采用實際填筑高度

92、—時間關(guān)系進(jìn)行修正，由修正后的曲線預(yù)估工后沉降及其完成所需的時間。 </p><p>　　(3)沉降分析、預(yù)測采用半經(jīng)驗半理論模式，根據(jù)實測資料不斷調(diào)整計算參數(shù)、模型，使預(yù)測與實測盡量吻合，確保實際工后沉降滿足要求。 </p><p>　　(4)積極開展地質(zhì)核查、沉降預(yù)測等專題研究，以科研成果指導(dǎo)沉降分析、預(yù)測。 </p><p>　　3.4.4 做好路基沉降

93、觀測</p><p>　　(1)路基沉降觀測的主要目的是確定無砟軌道工程的施工時間及工后沉降量，確保工后沉降量滿足要求。 </p><p>　　(2)地基沉降觀測采用在地基表面埋設(shè)沉降板加接桿測試，路基沉降采用在路基表面埋設(shè)沉降板、觀測樁測試 ，路堤和地基深層沉降采用鉆孔埋設(shè)沉降磁環(huán)分層測試。 </p><p>　　(3)沉降觀測以二等幾何水準(zhǔn)測量高程，觀測精度

94、不低于1mm。采用精密水準(zhǔn)儀、銦化水準(zhǔn)尺。觀測做到四個固定：固定觀測人員；固定儀器及水準(zhǔn)尺；固定后視尺讀數(shù)；固定測站及轉(zhuǎn)點。 </p><p>　　(4)每次觀測完畢，及時繪制沉降點的時間—填土高度—沉降量的關(guān)系曲線。</p><p>　　3.4.5 客運(yùn)專線無砟軌道路基填筑的壓實標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　鐵路路基壓實質(zhì)量是保持線路穩(wěn)定與平順，保證列車能高速、安全

95、運(yùn)行的重要條件，而控制和檢測壓實質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)、方法和設(shè)備，則是保證壓實質(zhì)量的重要措施?？瓦\(yùn)專線鐵路路基質(zhì)量檢測參數(shù)主要包括地基系數(shù)，動態(tài)模量，空隙率n(或壓實系數(shù)K)，變形模量四項指標(biāo)?？障堵蕁是土體中空隙體積與土的三相體積的比值，而壓實系數(shù)K是指工地碾壓時達(dá)到的干容重與相應(yīng)的擊實試驗得到的最大干容重之比，即相對理論壓實的比例，均反映土體的松密程度；地基系數(shù)：是表示土體表面在平面壓力作用下產(chǎn)生的可壓縮性的大小，是我國原有鐵路規(guī)范對路基壓實

96、質(zhì)量的強(qiáng)度檢測指標(biāo)；變形模量是通過圓形承載板和加載裝置對地面進(jìn)行第一次加載和卸載后，再進(jìn)行第二次加載，測得的應(yīng)力—位移曲線上0.3與0.7之間的位移割線斜率確定，用來分析土體的變形性質(zhì)和承載能力；動態(tài)變形模量是指土體在一定大小的豎向沖擊力和沖擊時間作用下抵抗變形能力的參數(shù)，可直接用于評判路基的壓實質(zhì)量。</p><p>　　雖然地基系數(shù)值是反映路基土強(qiáng)度及變形關(guān)系的參數(shù)，但試驗的荷載—沉降曲線是一次加載得出的，其

97、沉降包括了填料的彈性變形和塑性變形。計算變形模量的荷載-沉降曲線是在逐級加載后，逐級卸載，再二次加載得出，可認(rèn)為其沉降(變形)消除了填料的塑性變形，測試結(jié)果離散性小，更能反映路基土的真實強(qiáng)度，比地基系數(shù)更科學(xué)、更合理。靜態(tài)變形模量和地基系數(shù)都是采用小于300mm的靜態(tài)平板載荷試驗儀，通過在壓實填土表面做靜壓試驗測得，二者反映的都是靜態(tài)應(yīng)力作用下土體抵抗變形的能力，而鐵路路基承受的是列車運(yùn)行時產(chǎn)生的動荷載，采用可以有效地反映列車在高速運(yùn)行

98、條件下產(chǎn)生的動應(yīng)力對路基的真實作用狀況，是客運(yùn)專線路基質(zhì)量檢測的發(fā)展方向。表2-2是客運(yùn)專線路基填筑質(zhì)量檢測參數(shù)、：與三項指標(biāo)的對比情況。</p><p>　　表3.2 、與三項指標(biāo)的對比</p><p>　　3.4.6 沉降控制標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　客運(yùn)專線路基作為無砟軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對路基的沉降變形非常敏感，要求沉降控制在非常小的范圍內(nèi)。我國擬建的客運(yùn)專線

99、無砟軌道在汲取國外沉降控制經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，圍繞線路運(yùn)營、結(jié)構(gòu)允許變形，從路基竣工后扣件可調(diào)整的總沉降量，20m結(jié)構(gòu)長度范圍內(nèi)的不均勻沉降、路基與橋涵之間差異沉降形成的錯臺，以及軌道結(jié)構(gòu)單元之間形成的折角等多方面對路基變形都作出了嚴(yán)格規(guī)定，如表3.3、表3.4。</p><p>　　表3.3 工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　表3.4 路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)</p>

100、;<p>　　3.4.7 客運(yùn)專線無砟軌道路基的填料要求</p><p>　　針對快速鐵路對填料及壓實標(biāo)準(zhǔn)的高要求，一方面要在施工中積累資料，同時需要開展大量的室內(nèi)外試驗研究工作，研究制定填料適用性試驗方法與判別標(biāo)準(zhǔn)，建立一套適合我國地域特點，適用于路基設(shè)計，施工的填料分類。</p><p>　　由于地域不同，路基填料也千差萬別，這就要求在勘測設(shè)計階段和施工前對土源進(jìn)行詳細(xì)判

101、別。工程實踐表明，采用優(yōu)質(zhì)的填料可以減少路基的后期沉降，且有較高的安全儲備，能保證路基穩(wěn)定。國內(nèi)外對高速鐵路的路基沉降觀測結(jié)果也表明，采用級配良好的粗顆粒填料可大大減少路堤的后期沉降，因此，只要能滿足上述要求者才可作為高速鐵路路堤填料。鐵路路基填料的分類主要依據(jù)土類和小于0.075mm細(xì)顆粒含量兩個指標(biāo)來劃分的，并考慮與壓實要求相關(guān)性質(zhì)和適用條件分成A、B、C、D、E五個組，如表3.5所示。其中，D組為高液限粉土、粉質(zhì)粘土、粘土，很少用

102、作填料：E組為有機(jī)土類，不能作為填料。</p><p>　　路基填料和壓實質(zhì)量也是控制路基沉降的一個方面，填料選擇和壓實質(zhì)量控制不好，將會加大路基的工后沉降或路基與結(jié)構(gòu)物之間的不均勻沉降。國內(nèi)有關(guān)客運(yùn)專線及高速鐵路的規(guī)范已對無砟軌道路基填料及壓實標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的限定：基床表層采用級配碎石，基床底層采用A、B組填料或改良土；基床以下的路堤應(yīng)優(yōu)先選用A、B組填料和C組的塊石、碎石、礫石類填料，當(dāng)選用C組細(xì)粒土填料時應(yīng)

103、根據(jù)土源性質(zhì)進(jìn)行改良后填筑。設(shè)計施工中應(yīng)嚴(yán)格限制填料粒徑，特別是A、B組填料，個別線在施工過程中反映填料粒徑過大(但滿足規(guī)范要求的基床底層不大于10cm，基床以下不大于15cm)，填料難以達(dá)到壓實標(biāo)準(zhǔn)，建議基床底層填料粒徑不大于5cm，基床以下不大于10cm作為控制標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　沿線土質(zhì)較差地段宜首選遠(yuǎn)運(yùn)粗粒土填筑路基，其次是物理改良和級配改良．應(yīng)慎用少用化學(xué)改良土，化學(xué)改良土從經(jīng)濟(jì)效應(yīng) 、工期效

104、應(yīng) 、環(huán)保效應(yīng)等方面考慮都不宜大量采用，且填筑質(zhì)量難以保證，化學(xué)改良土的水穩(wěn)定性對路基本體壓密沉降的影響程度很難預(yù)見。</p><p>　　表3.5 我國鐵路路基填料分類組別</p><p>　　3.5 通過地基設(shè)計來控制黃土路基沉降</p><p>　　3.5.1 樁網(wǎng)地基設(shè)計</p><p>　　對在地基部分土體中設(shè)置的豎直向增強(qiáng)體“ 樁

105、”是受力主體，與樁間土形成樁土加固區(qū)，承擔(dān)上部荷載，并傳遞到下部較為堅硬的持力層上。在該加固區(qū)上部鋪設(shè)含高強(qiáng)度土工合成材料的加筋墊層“ 網(wǎng)”，形成柔性拱區(qū)(上部與下部之間的柔性土拱過渡區(qū))。樁網(wǎng)復(fù)合地基中的樁起承載作用，是力學(xué)要求；而高強(qiáng)度網(wǎng)則是結(jié)構(gòu)要求，目的是調(diào)整樁土豎向荷載分擔(dān)比與樁土應(yīng)力比使樁—網(wǎng)—土協(xié)同作用，共同承擔(dān)荷載以減小整體沉降及不均勻沉降。</p><p>　　高速鐵路典型的“樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)地基”體系主

106、要由以下四部分共同組成：</p><p><b>　　(1)上部路堤；</b></p><p><b>　　(2)中間網(wǎng)墊層；</b></p><p>　　(3)下部樁及樁間土；</p><p>　　(4)下部樁土復(fù)合地基加固區(qū)下的天然軟土層或持力層。</p><p>　　其

107、中的核心部分是樁和網(wǎng)。</p><p>　　3.5.1.1 CFG樁樁網(wǎng)復(fù)合地基</p><p>　　CFG樁(Cement Fly．a(chǎn)sh Gravel Pile)是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱．它是由水泥、粉煤灰、碎石樁、石屑或是砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、網(wǎng)墊層一起形成樁網(wǎng)復(fù)合地基．通過調(diào)整水泥摻量及配比，其強(qiáng)度等級在C15～C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型．

108、CTG樁復(fù)合地基實驗研究是建設(shè)部“七五”計劃課題，于1988年立題進(jìn)行實驗研究，并用于工程實踐．該技術(shù)已在全國23個省，市廣泛推廣應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計，該技術(shù)已在1000多個工程中應(yīng)用。和樁基相比，由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，工程造價一般為樁基的～，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益非常顯著。</p><p>　　CFG樁復(fù)合地基減小工后沉降的主要原理表現(xiàn)在以下三個方面： 通過在

109、土體中打設(shè)CFG剛性樁，使樁土承擔(dān)不同的應(yīng)力，樁承擔(dān)較多，而土承擔(dān)較少，減少了土體所承受的荷載， 從而減少了土體的壓縮量；通過CFG樁對土體的擠密作用及對樁周土體的脫水作用等，改善周圍土體的顆粒大小及其物理力學(xué)性能指標(biāo)；部分荷載通過CFG樁體傳遞至相對承載力較高壓縮層較低的下臥層，在加固區(qū)土層壓縮量減小的同時，下臥層的壓縮量會相應(yīng)有所增加。</p><p>　　碎石樁系散體材料，本身沒有粘結(jié)強(qiáng)度，主要靠周圍土的約

110、束傳遞基礎(chǔ)傳來的垂直荷載.土越軟，對樁的約束作用越差，樁傳遞垂直荷載的能力越弱．CFG樁針對碎石樁承載特性的一些不足，加以改進(jìn)而發(fā)展起來的．CFG樁采用螺旋鉆機(jī)或振動沉管樁機(jī)等設(shè)備進(jìn)行成孔，是一種具有較高粘結(jié)強(qiáng)度的剛性樁．與一般的柔性樁復(fù)合地基相比，用CFG樁處理地基時，可大幅度提高地基承載力，并可通過調(diào)節(jié)復(fù)合地基樁長、樁距及樁體材料配比等指標(biāo)較大幅度調(diào)節(jié)復(fù)合地基承載力的變化區(qū)間，特別是天然地基承載力較低而設(shè)計要求的承載力較高，用柔性樁

111、復(fù)合地基難以滿足設(shè)計要求時，CFG樁復(fù)合地基則有明顯的優(yōu)勢．CFG樁復(fù)合地基可用于填土，飽和及非飽和粘性土，松散砂土等。它是一種低強(qiáng)度砼樁，可以充分利用樁間土的承載力，共同作用并可傳遞荷載到深層地基中去，具有較高的承載力，承載力提高幅度在2.5～3倍，由于通過CFG樁處理過的復(fù)合地基具有承載力高、沉降變形小、變形穩(wěn)定快、工藝性好、灌注方便、易于控制施工質(zhì)量和工程造價較低等特點，因此具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。由于CFG樁復(fù)合地基技術(shù)具